2t燃气锅炉的节能分析

第29卷，总第168期2011年7月，第4期《节能技术》

ENERGYCONSERVATIONTECHNOLOGYVol.29，Sum.No.168Jul.2011，No.4

2t/h燃气锅炉的节能分析

峰，李茂东，张振顶

（广州市特种承压设备检测研究院，广东广州510100）

薛

要：某酒店的2t/h燃气锅炉的运行效率低下，通过热工测试发现过量空气系数过低是主

要原因，后经调整配风，达到额定效率。可见，在燃气锅炉中，过量空气系数过小造成的气体不完全

摘

燃烧热损失在锅炉运行中不容易被发现。

关键词：燃气锅炉；过量空气系数；热损失

中图分类号：TK229．8

文献标识码：A

文章编号：1002－6339（2011）04－0382－03

TheEnergyAnalysisof2t/hGas－firedBoiler

XUEFeng，LIMao－dong，ZHANGZhen－ding

（GuangZhouSpecialPressureEquipmentInspectionandResearchInstitute）

Abstract：Thermalmeasurementindicatestheunder－demandexcessiveairratiotobethemainreasonoftheinefficiencyofahotel2t/hgas－firedboiler．Throughadjustmenttheratedefficiencywasreached，revealingthefactthatlowexcessiveairratioisahidingcauseofincompletecombustioningas－firedboiler．

Keywords：gas－firedboiler；excessairratio；heatloss

q5（散热损失）项一般为定值且不大，损失）项，所以

要提高锅炉热效率，就要想办法降低q2（排烟热损

q3（气体未完全燃烧热损失）项。失），

从对工业锅炉的测试结果的统计分析可知，一般而言，在正常运行的燃气工业锅炉的各项热损失排烟热损失q2占了锅炉热损失的70%～80%，中，

气体未完全燃烧损失q3、散热损失q5这三项只占热损失的20%～30%。如果锅炉运行不正常，气体未完全燃烧损失就有可能过大。

0引言

根据工业锅炉节能监测方法标准的规定，工业锅炉的热效率为监测的检查项目。热效率是锅炉的综合指标，体现了锅炉作为一个能源转换设备的综合性能。对热效率试验结果进行分析，可以用反平衡的方法作为切入点，因为反平衡法直接指出各项热损失产生的源头。我们通过反平衡分析就可以找从而达到锅炉经济出问题的主要矛盾并加以解决，

节能运行的目的。

对于燃油燃气锅炉，由热效率的反平衡公式η2=1－q2－q3－q4－q5－q6可知，燃油燃气锅炉几

q6（灰渣物理热乎没有q4（固体未完全燃烧损失），

收稿日期2011－04－23

修订稿日期2011－05－28

1对锅炉测试结果的分析

为摸清锅炉热损失的情况，发掘锅炉节能潜力，

我们按照《工业锅炉能效测试评价规则》中锅炉运行工况热效率详细测试方法对某酒店的一台2t/h燃气锅炉在正常运行工况下进行能效测试，该锅炉的型号为WNS2－1．25－Q（S2），生产日期为2008年4月，额定蒸发量为2t/h，额定蒸汽压力为

作者简介：薛峰（1983～），男，助理工程师，硕士研究生，研究方

向为锅炉安全与节能。

·382·

1.25MPa，额定蒸汽温度为194℃，排烟温度为282.5℃，设计燃料为天然气。但测试结果显示，锅炉的实际运行效率远未能达到额定效率88%。

测试结果见表1。

表1

序号测试项目单位1锅炉平均效率%55．782热效率（正）%55．323热效率（反）%56．244锅炉出力kg/h746．375排烟温度

℃186．56过量空气系数αpy0．567小时耗燃气量Nm3/h868低位发热量QdikJ/m3415099排烟热损失q2

%2．9410气体未完全燃烧损失q3%32．9811固体未完全燃烧损失q4%012散热损失q5

%7．7713灰渣物理热损失q6%014排烟处O2%0．09115排烟处CmHn%5．0216

排烟处CO

%

7．13

我们通过测量和计算，该锅炉排放烟气中的氧

量为0.091%，

碳氢化合物含量达5.02%，一氧化碳含量达到7.13%，平均效率为55.78%，达不到其锅

炉效率设计值88%。从表中我们可以看到，造成锅炉热效率运行效率低下的主要原因是气体未完全燃

烧损失q3偏大。造成这种现象的原因就是锅炉的配风不当，过量空气系数只有0.56，燃气燃烧时得

不到足够的氧气供给，有大量的可燃气体没有经过燃烧就被排出炉外。

由于锅炉的运行效率低下，我们对锅炉的配风比

进行了调整，

然后再做了一次能效测试，结果见表2。表2

序号

测试项目单位1锅炉平均效率%89．042热效率（正）%88．733热效率（反）%89．354锅炉出力kg/h1993．35排烟温度

℃232．46过量空气系数αpy1．257小时耗燃气量Nm3/h143．48低位发热量QdikJ/m3415099排烟热损失q2

%7．7410气体未完全燃烧损失q3%0．0011固体未完全燃烧损失q4%012散热损失q5

%2．913灰渣物理热损失q6%014排烟处O2%10．1615排烟处CmHn%016

排烟处CO

%

0．002

从表2我们可以看到，与前一次的测试相比，锅炉的出力从746.37kg/h上升到了1993.3kg/h，锅

炉的效率也从55.78%上升到了89.04%。热效率得到提高的最主要原因就是通过调整配风，把气体未完全燃烧损失从32.98%下降到0，另外由于锅炉出力的增加，锅炉的散热损失也从7.77%下降到了2.9%。

不足之处是，这次测试的排烟温度232.4℃偏高，过量空气系数1.25也稍微大了一点，造成排烟损失从2.94%上升到了7.74%。如果把锅炉的运

行作进一步的优化，

加装省煤器使排烟温度控制在170℃以下，再把过量空气系数控制在1.1左右的

话，相信锅炉的效率还可以提高3%以上。从经济上来说，假设该台炉每天开18h，一年开300天，每标准立方米天然气5元。只需要调整配风，每年节约的燃料成本就有100万元左右。

2结论

因为在实际生产中很多单位由于没有装氧量计，更不用说是烟气分析仪，他们在锅炉燃料和配风之间往往做不到最优配置。通常而言，只要燃油燃气锅炉的运行不经济，一般都会认为是排烟损失偏大造成的，

大家最容易想到的就是锅炉配风过大和排烟温度过高。对于燃油锅炉来说，

当过量空气系数过小的时候，由于油的燃烧不完全会生成大量的

黑烟，这种现象很明显，司炉工会及时把配风调大，容易造成过量空气系数过大而不是过小，体现在热效率上就是排烟热损失q2过大。对于燃气锅炉来说，当锅炉热效率不高的时候，却可能有两种情况。第一种情况和燃油锅炉一样，锅炉运行时过量空气系数过大，排烟热损失q2过多。燃气锅炉的热效率不高还可能是未完全燃烧损失q3过大。天然气在燃烧的时候，当过量空气系数过低，不会产生大量的黑烟，因为其主要成份甲烷在不完全燃烧时生成的产物是无色的一氧化碳，因为没有烟气分析设备，司炉工不知道这时候过量空气系数已经过小，造成锅炉的不完全燃烧损失。

目前，造成我国的工业锅炉运行效率不高的原因是多方面的，其中一个重要原因就是锅炉的运行管理水平低下。以前广州的燃气锅炉数量很少，但是近年来随着油价的不断上升、环保的要求不断提高和城市燃气管道的发展，燃气锅炉不断增多。很多本地司炉工没有操作过燃气锅炉，照搬以前燃油锅炉的操作经验，容易造成锅炉运行时热效率低下。其实目前在用的燃气锅炉大部分选用的都是国外的燃烧机，设计先进合理，只要在锅炉安装的时候，锅炉厂的调试人员把配风调好，使过量空气系数控制

·383·

在1.1左右，锅炉正常燃烧的时候，排烟热损失和气体未完全燃烧热损失便可以得到很好的控制。

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（上接第350页）

管中烟气流过蒸发段，空气流过冷凝段，而热管内部

并始终处于饱和状态，使得管壁温工质是相变传热，

度始终稳定在所规定的水平上

。

管道的连接和今后热管元件的反面使用或更换，经

这一型式是完全可行的。投运验证，

4结语

实践验证，该电厂130t/h热管空预器在高硫

性能稳定，能安全经济高灰浓度的恶劣烟气条件下，

运行，可取代蒸汽暖风器，大大减轻了管式空气预热

磨损、堵灰、漏风，实现了锅炉机组的安全器的腐蚀、

也验证了对热管空预器的选型和负压运行。同时，

主要参数的确定是比较经济合理的。

参考文献

图1

热管空预器断面布置图

［1－10］

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2．6

热管参数的确定

在上述条件确定后，我们对热管参数进行了选择，在结合结构、传热、磨损、流阻、腐蚀、制造工艺等

迭代计算确定，该锅炉热管应用段直径各项条件后，Φ25mm，总数968支。试验段管直径Φ32mm，总烟侧肋距数264支。两种直径管的壁厚均为3mm，8～12mm，空气侧肋距5～20mm，根据体积及肋效

为率确定空气侧和烟气侧肋片肋高12.5～14mm，了调节壁温空气侧第4～6排采用无肋片热管（即

肋距∞）。考虑到腐蚀与磨损、工艺条件，烟侧肋厚空气侧取1.0mm。取1.5mm，

2．7热管预热器布置型式的确定［1－10］

目前国内应用重力热管预热器的厂家多采用微倾斜布置，与水平成10°～15°。有关资料也介绍，最佳倾角为40°～50°，对于这类直径小，管束长的热管，倾角过小将影响液池液位，还使得液膜厚度沿周向发生变化，对携带极限也有影响。根据该电厂

热管预热器布置选择如图1所示。这的现场条件，

种布置即保证了烟、空气相对逆流，烟气流动方向也

垂直于热管管束，传热效果基本一致，又便于烟、风·384·